Как катастрофален сблъсък обърна Луната отвътре навън

Ваня Милева Последна промяна на 10 април 2024 в 00:00 3440 0

Концепция на художник от сблъсъка, за който се смята, че е образувал Луната.

Кредит NASA

Концепция на художник от сблъсъка, за който се смята, че е образувал Луната.

Преди около 4,5 милиарда години Земята е претърпяла сблъсък с малка планета. Този катаклизъм изпраща разтопени скали в космоса, където постепенно се събират, охлаждат се и кристализират, за да образуват нашата луна.

Този разказ за създаването на Луната е възприет и одобрен от научната общност. И все пак, както изследователи от Лунната и планетарна лаборатория (LPL - Lunar and Planetary Laboratory) на Университета на Аризона посочват в скорошна публикация, тънкостите на този процес приличат на "по-скоро на детски приключенски роман“.

Изследването представя първото геофизично доказателство, че младата, нестабилна луна се е обърнала отвътре навън, наопаки, по време на своята еволюция.

Напречен разрез на Луната, показващ две носещи илменит кумулативни потоци от преобръщането на лунната мантия. Кредит: Adrien Broquet / University of Arizona & Audrey Lasbordes

Прозрения за еволюцията на Луната

Проучването дава решаваща представа за еволюцията на вътрешността на Луната, с по-широки последици за разбирането на развитието на други небесни тела, като Земята или Марс.

Основното доказателство в подкрепа на историята за произхода на Луната е извлечено от скални проби, събрани от астронавтите на Аполо преди повече от петдесет години, и от теоретични модели.

Пробите, главно скали от базалтова лава, разкриват неочаквано високи нива на титан, разположени главно в близост до Луната, предизвиквайки въпроси относно техния произход и разпространение.

Образуването на Луната е било бързо и силно горещо - глобален магмен океан е покрил повърхността й. Когато този океан се охлажда и втвърдява, създава лунната мантия и светещата кора, видима по време на пълнолуние. Под тази повърхност обаче младата луна е била доста нестабилна.

Плътният материал потъва в Луната, след което изплува отново

Теоретичните модели предполагат, че останките от магмения океан са кристализирали в плътни минерали, включително илменит, богат на титан и желязо.

"Тъй като тези тежки минерали са по-плътни от мантията отдолу, това създава гравитационна нестабилност и се очаква този слой да потъне по-дълбоко във вътрешността на Луната", обяснява водещият автор Уейган Лян (Weigang Liang), който провежда изследването за защита на докторската си степен в LPL.

С течение на времето този плътен материал се спуска в дълбините на Луната, смесвайки се с мантията, топейки се и в крайна сметка отново изплувайки на повърхността, както богатите на титан потоци лава, наблюдавани днес.

Луната се обръща отвътре навън

"Нашата Луна буквално се обърна отвътре навън", коментира съавторът Джеф Андрюс-Хана (Jeff Andrews-Hanna), доцент в LPL. "Но има малко физически доказателства, които да хвърлят светлина върху точната последователност от събития по време на тази критична фаза от лунната история и има много разногласия в детайлите на това, което се е случило – буквално.“

Проучването изследва различни хипотези относно това как и кога този материал е потънал, дали постепенно или наведнъж, дали се е преместил глобално, преди да изплува на повърхността от близката страна, и дали се е спуснал под формата на една голяма маса или няколко по-малки.

Близката страна на луната с нейните тъмни области или "морета", покрити от богати на титан вулканични потоци (в центъра), представлява познатата гледка на луната от Земята (вляво). Районът на "моретата" е заобиколен от многоъгълен модел от линейни гравитационни аномалии (в синьо на изображението вдясно), тълкувани като остатъци от плътен материал, потънал във вътрешността. Тяхното присъствие предоставя първото физическо доказателство за природата на глобалното преобръщане на мантията преди повече от 4 милиарда години. Кредит: Adrien Broquet/University of Arizona

Геологична еволюция на Луната

"Без доказателства може да се избере който и да е модел. Всеки модел има дълбоки последици за геоложката еволюция на нашата луна“, отбелязва един от водещите автори Адриен Броке (Adrien Broquet), планетарен геолог в Германския аерокосмически център в Берлин.

В по-ранно проучване, публикувано в списанието Nature Geoscience, учените прогнозират, че плътният слой от богат на титан материал под кората първо се е преместил към близката страна на Луната – вероятно поради гигантски удар в далечната страна – след което е потънал във вътрешността по каскаден начин, оставяйки след себе си геометрични шарки от плътен материал.

"Когато видяхме тези прогнози на модела, сякаш ни светна сигнална лампичка, защото виждаме точно същия модел, когато гледаме фините вариации в гравитационното поле на Луната, разкривайки мрежа от плътен материал, който се крие под кората“, разказва Андрюс-Хана.

Забележително последователна история

Чрез сравняване на симулации с гравитационнитге аномалии, открити от мисията GRAIL на НАСА, авторите потвърждават наличието на остатъци от илменит под лунната кора. Това е в съответствие с техните симулации на Луната, обърната отвътре навън.

"Нашите анализи показват, че моделите и данните разказват една забележително последователна история", посочва Лян. "Илменитовите материали мигрират към близката страна и потъват във вътрешността в подобни на лист каскади, оставяйки след себе си остатък, който причинява аномалии в гравитационното поле на Луната, както се вижда от GRAIL.“

Това изследване  хвърля светлина върху времето на тези събития, показвайки, че богатият на илменит слой е потънал преди образуването на най-старите ударни басейни на Луната, намеквайки за неговата роля в последващата вулканична активност на лунната повърхност.

"Анализирането на тези вариации в гравитационното поле на Луната ни позволи да надникнем под повърхността на Луната и да видим какво се крие отдолу“, добавя Броке, подчертавайки способността на изследването да свързва прогнозите на модела с физически доказателства.

Допълнителни слоеве към сложен разказ

Идентифицирането на аномалии в гравитационното поле на Луната не само обосновава спускането на плътен слой в лунните дълбини, но също така позволява по-фино определяне на времето и механиката на това явление. Освен това характеристиките на повърхността на Луната въвеждат допълнителни слоеве на сложност в този разказ.

"Луната е фундаментално деформирана във всяко едно отношение", отбелязва Андрюс-Хана, подчертавайки несъответствията между близката страна на Луната, която е обърната към Земята – особено по-тъмната зона на Океана на бурите (Oceanus Procellarum) – и нейната далечна страна.

Близката страна се характеризира с по-ниска надморска височина, по-тънка кора, обширни потоци лава и повишени нива на редки елементи като титан и торий, характеристики, много различни от тези на далечната страна.

Смята се, че реорганизацията на лунната мантия е тясно свързана с различната структура и историческата динамика на региона Океан на бурите, тема, която предизвиква значителен научен дискурс.

Първите геофизични доказателства

"Нашата работа изяснява между геофизичните доказателства за вътрешната структура на Луната и компютърните модели на нейната еволюция“, обяснява Лян.

"За първи път имаме физически доказателства, които ни показват какво се е случвало във вътрешността на Луната по време на този критичен етап от нейната еволюция и това е наистина вълнуващо“, добавя Андрюс-Хана.

"Оказва се, че най-ранната история на Луната е написана под повърхността и просто бе необходима правилната комбинация от модели и данни, за да се разкрие тази история“, заключава изследователят.

Остатъците от ранната лунна еволюция присъстват под кората днес, което е вълнуващо.

"Когато астронавтите от мисията Артемис в крайна сметка кацнат на Луната, за да започнат нова ера на човешкото изследване, ще имаме много различно разбиране за нашия съсед, отколкото когато астронавтите на Аполо за първи път стъпиха на Луната", заключава Лян.

Справка: Liang, W., Broquet, A., Andrews-Hanna, J.C. et al. Vestiges of a lunar ilmenite layer following mantle overturn revealed by gravity data. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01408-2

Източник: How the moon turned itself inside out, University of Arizona 

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !